在超短脉冲激光传输过程中各种噪声会造成小尺度自聚焦的发生并引起光束分裂成丝,这会对光学元件和传输介质带来极大损害。随着啁啾脉冲放大技术的发展与广泛应用,脉冲激光的峰值功率也越来越大,这就更容易导致小尺度自聚焦的发生,而且脉冲激光的传输特性也会受到啁啾的影响。本文从实验与数值计算的角度研究了小尺度自聚焦的时空特性,特别是不同空间位置的时间演变,这对于高功率激光器的设计具有重要的参考意义。主要取得如下结果：首先,实验与数值模拟研究了空间调制下的小尺度自聚焦调制增长过程,发现在不同的空间位置处出现许多调制增长点。在最快空间调制频率时,脉冲激光在特定位置处出现调制增长,并且随传输距离的增加而增长,最终使脉冲激光分裂成丝,该模拟结果与实验结果相一致。其次,探讨了小尺度自聚焦不同空间位置(特别是调制峰及调制谷位置)的时间演变过程。在介质中传输时,脉冲激光的波前会因为噪声而在时间上变得不均匀,根据超短脉冲激光在非线性介质中的传输方程,利用分步傅里叶算法模拟发现调制峰处的脉宽随着传输距离的增加而被压缩,随后分裂为两部分；而调制谷位置的脉宽则是被展宽。最后,研究了脉冲啁啾对小尺度自聚焦时空特性的影响。结果发现正的啁啾可以在一定程度上抑制小尺度自聚焦的发生。当只有群速度色散时,脉冲啁啾对调制峰处的脉宽影响不大。只有非线性效应时,有无脉冲啁啾对调制峰处在时域上没有影响,但却影响着其频谱分布。当群速度色散和自相位调制同时作用时,负啁啾可以加速调制峰位置处的脉冲压缩,却抑制调制谷位置的脉冲展宽；正啁啾则是起相反的作用。